惯性测量系统误差分析

本文对惯性测量系统的误差特性进行了理论分析,推导了运动状态下惯性测量系统的误差状态方程,根据系统动态矩阵的特征值分析得出系统误差存在着三种频率振荡,并给出了简化后的误差状态方程和方程的解析解,最后对重力场异常引起的定位误差进行了讨论     

挤压油膜阻尼器油膜周向惯性速度的分布

针对挤压油膜阻尼器(SFD)长轴承模型,根据含有流体惯性项的Navier-Stokes方程建立了油膜周向惯性速度的模型,并通过数值计算验证了模型的正确性。油膜惯性速度模型的分析结果表明,当油膜雷诺数Re小于2时,可忽略油膜惯性对油膜周向速度分布的影响,但随着Re值的增大,即转子速度的升高,这种忽略将增大油膜动力参数的分析误差。本文建立的SFD长轴承油膜周向惯性速度模型为深入研究油膜惯性对油膜动力参数的影响奠定了基础。     

基于高斯牛顿迭代的MIMU误差参数辨识

为了减小微惯性器件在制造和安装过程中出现的误差对微机械惯性测量单元(MIMU)测量精度的影响,对MIMU进行了误差参数辨识.介绍了一种新型的MIMU误差参数描述数学模型(包括零偏、灵敏度、圆锥角和方位角),提出了一种基于高斯牛顿迭代的适用于该误差参数模型的寻优方法,并利用实验室高精度转台完成了相关的参数辨识实验.仿真结果表明,与传统标定方法相比,该参数标定可以有效提高MIMU的测量精度,具有一定的实用价值.     

提高蛇形槽式保险机构安全性的方法探讨

本文讨论了提高低K_1值火炮(火箭)引信用蛇形槽惯性保险机构性能的途径,从理论和试验两方面对惯性筒加扭矩后的结果进行了分析和讨论,得出了对惯性筒增加一扭矩是提高蛇形槽惯性保险机构安全性的有效方法这一结论.     

最优试验设计辨识捷联惯性系统的静态误差模型

对捷联惯性系统在三轴综合测试转台上提出了最优试验设计辨识其静态误差模型，一次试验完成六个惯性元件的５４项模型参数，仿真结果表明该方法的正确性。     

无陀螺微惯性测量组合的优化算法研究

无陀螺微惯性测量组合是利用线加速度计空间的组合解算法载体的角速度，同时测量载体的轴向加速度，构成惯性测量组合，应用该方法可以设计出适用的中等精度惯性导航系统，在国外学者研究的基础上改进了9加速度计的模型，提出一种新疆的解算算法，抑制了迭代误差，该算法利用传感器的冗余信息直接求得所测量的角度速度的绝对值，及时修正微分方程的解，减少了解微分方程组所带来的累积误差，降低了惯性测量组合的漂移，经过仿真计算验证了该方案的可行性。     

捷联惯性组合在舰标定技术研究

文章研究了捷联惯性组合的在舰标定问题。对于陀螺仪提出以姿态误差角作为观测量,采用系统级标定法进行标定。在标定过程中将舰载主惯导给出的导航坐标系角速率ωnin引入到捷联惯性组合的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦,避免了由于所列状态量过多而造成的矩阵维数过大的问题。对于加速度计提出以舰载主惯导对比力矢量的测量值作为参考量,以捷联惯性组合对该矢量的测量误差作为观测量对其进行标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成捷联惯性组合在舰标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。     

视觉和IMU融合的移动机器人运动解耦估计

针对视觉里程计(VO)因累积误差导致运动姿态估计存在的偏差,提出实时扩展卡尔曼滤波器姿态估计模型,利用惯性测量单元(IMU)结合重力加速度方向作为垂直方向参考,对视觉里程计航向、俯仰和侧倾3个方向姿态估计进行解耦,修正姿态估计的累积误差;根据运动状态采用模糊逻辑调整滤波器参数,实现自适应的滤波估计,降低加速度噪声的影响.实验采用高精度的全站仪作为真值,并结合多种地形环境,实验结果表明：50 m内跟踪的累积误差低于0.3 m,有效地提高了视觉里程计的定位精度和鲁棒性.     

激光陀螺捷联惯导系统中惯性器件误差的系统级标定

为评估激光陀螺SINS的性能,需对系统中的惯性器件误差,包括随机漂移误差、刻度系数误差与安装误差角等,进行系统级标定。提出了卡尔曼滤波校准法,此方法利用激光陀螺SINS六位置静基座测试数据来标定系统中的惯性器件误差。其实现过程包括两步：首先,基于降阶处理思想,利用SINS的静基座测试数据,通过卡尔曼滤波来估计SINS系统中激光陀螺随机漂移误差及其他误差参数的耦合参量;第二步,比较两组不同位置的静基座测试数据的滤波辨识结果,对不同形式的耦合参量估值进行标量运算,即可获得SINS系统中其它惯性器件误差参数的校准值。卡尔曼滤波校准法的方法比较简单,测试易于实现,只需要一台精度比较高的手动三轴定位转台即可。另外,卡尔曼滤波法具有对测量噪声及环境干扰的影响不敏感、校准精度高的优点。卡尔曼滤波校准法的有效性与可行性已通过仿真测试得到了验证。     

动调陀螺标度因数非线性误差补偿研究

捷联惯性测量组件的非线性误差主要体现在陀螺和加速度计的标度因数上,为了减小捷联惯性测量组件中的动调陀螺的非线性误差,提出了一种对陀螺测量曲线进行自适应分段最佳逼近拟合方法.该方法在分析陀螺非线性误差产生的原因基础上,推导出陀螺的标度因数非线性误差补偿模型,设计了试验标定方案,在惯性测量组件的整个测量范围内进行自适应分段,每段用一个高次曲线最佳逼近,可得到陀螺测量模型在每个分段区间的精确函数描述,从而可以对陀螺非线性测量误差进行实时补偿.系统的速率试验和摇摆试验结果表明,自适应分段高次曲线最佳逼近的方法有效地提高了陀螺的角速度测量精度,最大能提高约10倍.     

INS／SAR／罗兰C组合导航系统研究

介绍了INS／SAR／罗兰C组合导航系统的组合原理和方法,以及组合滤波器的构造。仿真结果表明,该组合系统可达到相当高的导航精度,且具有很强的适应性。     

弹载主INS与SAR天线IMU传递对准方法

本文以助推—滑翔导弹为研究对象,针对其飞行中、末段采用的INS/SAR组合制导体制,建立了发射点惯性系下惯导系统误差传播模型、观测模型,给出了弹载主INS和SAR天线附加IMU的传递对准方法,并通过数学仿真验证了方法的有效性.     

利用回波数据的高分宽测机载SAR运动误差提取方法

为实现高分辨宽测绘带SAR成像,提出一种基于回波数据的高分辨宽测绘带机载SAR运动误差提取方法,有效弥补了基于惯性测量单元/全球定位系统(INS/GPS)提取的运动误差精度低的问题.首先采用一种基于图像对比度最优的方法对SAR回波数据进行相位误差估计,然后利用加权总体最小二乘(WTLS)基于空变相位误差模型反演运动轨迹误差,最后利用得到的轨迹信息实现空变相位误差的补偿和残余距离徙动校正.实测数据处理结果证明该方法有效,相比传统自聚焦算法具有更高的估计和补偿精度.     

一种SAR图像与光学图像匹配算法研究

INS/SAR组合导航系统对SAR实时图像与光学参考图像的匹配算法提出了较高的实时性和准确性要求.针对以往直线匹配算法与角点匹配算法的缺陷,首先提取SAR实时图像与光学参考图像直线中的直线与角点特征,然后在干线对粗匹配的基础上利用精确的角点特征进行小参数变化下SAR图像与光学图像的精匹配.经实验验证,该方法实时性与匹配精度高,可较好的应用于INS/SAR组合导航系统的图像匹配中.     

对GPS/INS超紧耦合导航对抗的干扰源配置分析

GPS/INS组合技术广泛应用于精确制导武器导航中,随着GPS/INS组合导航超紧耦合方式的逐渐成熟,整个导航系统的抗干扰能力显著提升。为了对采用GPS/INS超紧耦合精确制导武器有效实施导航对抗,以GPS接收机不同环节的性能下降指标将干扰形成的威力区用受扰区、半失效区和失效区来进行划分,结合接收机工作过程和GPS/INS超紧耦合对接收机跟踪环结构设计的影响,推导分析了在匹配谱干扰下P(Y)码和M码信号捕获、跟踪和解调性能指标降至划分临界值时接收机射频前端所需的干扰功率。考虑干扰来向与接收天线增益的关系,仿真得到干扰源在不同高度下各威力区发射功率随有效距离的变化关系。在此基础上,对GPS/INS超紧耦合精确制导武器的导航对抗连续压制作用距离进行仿真分析,进而完成对干扰源数量和部署位置的建模求解。分析和解算结果可为载荷和高度受限的升空干扰源在GPS/INS超紧耦合精确制导武器导航对抗中的实际运用提供借鉴和参考。     

组合导航系统在管道地理位置测量中的应用

管道的安全性在油气传输中有着非常重要的地位，定期检测损伤能使管道安全、高效地运行.对损伤进行精确定位，是评估及修复管道缺陷所必需的.介绍了管道地理位置测量的主要方法，讲述了惯性器件和GPS/INS组合导航系统的基本原理.利用了一种管道地理位置测量的有效方法，即GPS/INS组合导航系统，对组合导航系统的实验数据进行了分析.同时结合了惯性器件误差的主要来源，提出了减小误差的有效方法.     

惯性/天文/卫星组合导航误差在线标定方法

为提高惯性/天文/卫星(INS/CNS/GNSS)组合导航系统长期工作时的精度,推导了基于四元数误差描述的组合导航系统误差状态方程和量测方程,利用分段定常系统(PWCS)定理,分析了不同输入条件下系统状态变量的可观测性和可观测度.结合可观测性和可观测度分析结果,提出了利用星敏感器及卫星导航系统提供的姿态、位置矢量在线标定陀螺仪、加速度计和星敏感器误差参数的方法.可观测性分析和仿真试验结果表明,该方法可以精确在线估计出陀螺仪、加速度计、星敏感器的标度因数、零偏和安装误差,提高惯性/天文/卫星组合导航系统长期在轨工作的精度.     

抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用

针对惯性/卫星紧组合导航中卫星观测数据存在粗差,影响组合导航系统定位精度,同时考虑到卫星少于4颗和卫星几何分布不佳对预测残差构造自适应因子的影响,提出了一种抗差自适应EKF紧组合算法。该算法给出惯性/卫星紧组合状态方程与观测方程,抗差等价权因子和预测残差法构造自适应因子的计算公式,并给出卫星少于4颗和卫星几何状态分布不佳情况下自适应因子的计算方法。通过车载实测数据对算法进行验证与分析,实验结果表明,基于抗差自适应EKF的惯性/卫星紧组合算法可有效削弱卫星粗差观测值的影响,在可见卫星数少于4颗和卫星几何分布不佳的状态下,依据该算法获取的系统导航精度得到进一步提高。     

INS/DVL组合导航系统在水下载体中运用研究

根据水下载体长时间在水下盘行的特点，建立了INS／DVL组合导航的工作模式，推导了该组合模式的组合形式和卡尔曼滤波算法，并通过计算机仿真技术分析了INS／DVL组合导航系统的性能和精度，说明了在惯性导航系统基础上引入多卜勒速度计程系统可以极大提高载体在水下的导航精度。     

联合误差估计的机载超高分辨率SAR成像

针对机载超高分辨率合成孔径雷达存在运动误差严重影响成像质量的问题,提出一种联合误差估计的超高分辨率成像方法。首先,依据合成孔径雷达成像几何,将惯导投影到斜距平面坐标系,反演出运动误差,通过插值运算完成距离空变粗补偿;接着,为了有效结合运动补偿,采用改进施托克插值的距离徙动算法完成徙动校正;利用子孔径误差相位提取和全孔径拼接的方法,完成运动误差的精估计和补偿;采用图像偏移算法实现残余方位空变误差相位估计和补偿。完成以上徙动校正和运动补偿后,对方位全孔径数据进行匹配滤波,得到超高分辨率合成孔径雷达成像结果。采用所提算法对机载X波段和Ku波段实测数据进行成像,得到二维0.05m超高分辨率成像结果,验证了该方法的有效性和实用性。